KR101418091B1 - 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101418091B1
KR101418091B1 KR1020130147617A KR20130147617A KR101418091B1 KR 101418091 B1 KR101418091 B1 KR 101418091B1 KR 1020130147617 A KR1020130147617 A KR 1020130147617A KR 20130147617 A KR20130147617 A KR 20130147617A KR 101418091 B1 KR101418091 B1 KR 101418091B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
sensor
road surface
flatness
value
Prior art date
Application number
KR1020130147617A
Other languages
English (en)
Inventor
유인균
이수형
이준호
김창용
Original Assignee
주식회사 허즈앤티
한국건설기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 허즈앤티, 한국건설기술연구원 filed Critical 주식회사 허즈앤티
Priority to KR1020130147617A priority Critical patent/KR101418091B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101418091B1 publication Critical patent/KR101418091B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템에 관한 것으로, 차량에 기본적으로 장착되어 있는 차속센서, 브레이크센서 등을 포함한 차량센서와 컨트롤러의 전기적 연결, 평탄센서 등을 이용하여 기존의 고가 장비를 대체하고 노면 평탄성을 용이하게 측정하여 평탄성 측정 비용을 절감할 수 있으며, 차량의 속도를 제한하지 않고 모든 속도에서 평탄성을 검출함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템은, 차량의 주행 정보를 검출하는 차속센서, 가속센서, 변속센서, 브레이크센서를 포함하는 차량센서와; 상기 차량의 위치를 검출하는 GPS센서와; 차량의 주행 중 노면의 평탄도를 검출하는 평탄센서와; 노면의 다양한 평탄도에 따른 다양한 속도별 데이터를 저장하는 데이터 베이스와; 상기 평탄센서와 GPS센서를 근거로 하여 일정 위치의 노면의 평탄성을 검출하되, 상기 차량센서에서 검출한 값을 근거로 하여 차량의 가속페달의 조작시, 제동시, 기어변속시 발생하는 노면의 평탄값을 삭제하고, 상기 데이터 베이스에 저장된 데이터 중에서 상기 차속센서와 상기 평탄센서에서 검출한 현재 차속 및 평탄값과 일치하는 데이터에 해당하는 평탄값을 평탄성 데이터로 생성 저장하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법{SURFACE ROUGHNESS MEASUREMENT SYSTEM AND METHOD USING DATA BASE AND VEHICLE SPEED CORRECTION}
본 발명은 노면의 평탄성 측정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 주행 중 발생하는 차량의 기울기나 진동의 변화를 근거로 하여 노면의 평탄성을 측정하고, 차량의 고유한 주행 상황으로 인해 발생하는 기울기나 진동의 변화를 필터링하여 신뢰성 있는 노면의 평탄성 정보를 제공함과 아울러 차량의 속도와 상관없이 노면의 평탄성을 측정할 수 있는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도로포장은 도로 이용자에게 평탄하고 안전하며 쾌적한 주행환경을 효율적으로 제공하기 위해 건설된다. 그러나 도로포장은 공용기간이 경과함에 따라 교통특성과 환경적인 요인으로 인해 평탄성이 저하되게 된다. 평탄성 저하로 도로주행시 발생되는 진동이나 흔들림은 운전자들에게 불쾌감을 주고 안전한 주행을 방해하며 연료소모량을 증가시키게 된다. 그러므로 노면점검과 점검결과에 맞는 신속한 유지보수를 통해 도로포장은 잘 관리되어야 한다.
도로포장의 평탄성은 노면의 종단프로파일을 통해 평가된다. 평탄성 측정은 직선자, 3m 또는 7.6m 프로파일미터와 같은 바퀴 달린 직선자형식의 측정 장비, 차체의 반응으로부터 평탄성을 평가하는 반응형 타입의 측정 장비, 그리고 레이저나 초음파를 이용하여 고속으로 노면의 평탄성을 측정할 수 있는 자동화된 측정 장비가 개발되어 이용되고 있다. 우리나라에서는 이 가운데 7.6m 프로파일미터를 도로포장공사의 준공검사에 사용하고 있으며, 자동화된 측정 장비를 매년 공용중인 도로포장의 상태를 관리하기 위해 사용하는 등 차량의 주행에 적합한 포장상태를 관리하기 위해 노력하고 있다.
7.6m 프로파일미터는 측정기 진행용 전후륜을 힌지달린 여러 개의 바퀴로 만들어 노면상의 비교적 작은 요철에 의한 영향을 힌지에서 흡수하여 처리하게 함으로서 노면의 오물이나 파장이 짧은 요철에 의해 발생되는 오차를 배제하는 효과를 얻을 수 있도록 고안된 평탄성 측정 장비이다. 7.6m 프로파일미터에서는 측정기에 의한 표준편차와 누적진폭의 합산에 의해 cm/km로 표시되는 PrI(Profile Index) 지수가 계산된다.
APL(Longitudinal Profile Analyzer)과 같은 반응형 타입의 측정 장비는 견인식 트레일러형으로서 노면요철에 의하여 차륜축에서 발생되는 축과 차체사이의 상대적 변위로 노면 평탄성을 측정하는 장비이다. APL은 주행 중인 자동차를 이용하여 평탄성을 측정할 수 있게 되었으나, 장비 유형, 주행 방법, 측정시기, 날씨 등에 따라 노면의 파장에 대한 장비들의 감도가 다르기 때문에 동일한 측정 결과를 얻을 수 없었다.
그 후 동일한 평탄성 측정 결과를 얻기 위해 표준화된 QC(Quarter Car) 시뮬레이션을 이용하여 언제 어디서나 동일한 기준의 평탄성을 측정할 수 있는 방법이 제안되었는데, 표준적인 평탄성 지수로 IRI(International Roughness Index)를 사용하고 있으며 레이저나 초음파을 이용한 자동화된 측정 장비에서 IRI를 사용하고 있다. 이 방법은 3점 평탄성 측정방식이라고 불리는 것으로 차량 바닥의 3점에 레이져 조사 및 수광장치(L-1,L-2,L-3)가 설치되고 노면에 레이져를 조사하여 반사되어 돌아오는 레이져를 기초로 도로포장의 평탄성을 측정한다.
IRI 측정을 위한 QC 모델에 포함되어 있는 것은 역학적인 동작의 기본 부분으로, 노면의 평탄성이 차량의 진동을 어떻게 일으키는지가 결정된다. QC 모델의 파라미터 값은 다음과 같다.
c = cs/ms = 6.0 k1 = kt/ms = 653
k2 = ks/ms = 63.3 μ = mu/ms = 0.15
QC 모델은 매트릭스 형식으로 작성할 수 있는 4개의 1차 상미분방정식으로 기술되고, 행렬형식
Figure 112013109583420-pat00001
로 설명된다. 이 때 x와 A, B 각 행렬은 다음과 같다.
Figure 112013109583420-pat00002

Figure 112013109583420-pat00003

Figure 112013109583420-pat00004
Figure 112013109583420-pat00005
는 상태 변수의 행렬이며, 행렬의 변수는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112013109583420-pat00006
 : 표준화된 프로파일 높이
Figure 112013109583420-pat00007
 : 위 용수철 질량의 높이
Figure 112013109583420-pat00008
 : 아래 용수철 질량의 높이
시간과 연장 거리는 시뮬레이션에서 차량 속도와 관련지을 수 있다. 즉,
Figure 112013109583420-pat00009
(x : 연장 거리, V : 시뮬레이션에서 주행 속도)
이러한 IRI 지수로 측정되는 자동조사장비는 노면파손과 단차로 인한 측정값의 구별이 어려우므로 보수공법 결정시 이를 구별하여 적용하기 어려우며, 맨홀이나 교량접속부 등 노면단차가 발생된 구간에 대해 실시간으로 대응하기가 어렵다는 문제가 있다. 또한 자동화된 측정 장비의 가격 및 장비 운용비용이 고가이므로 광범위한 구간에 대해 필요에 따라 측정하기가 어렵다는 문제가 있다.
따라서 이러한 문제점들을 개선하기 위해 새로운 형태의 노면 평탄성 측정방법과 이에 따른 평가방법의 도입이 필요한 시점이다.
이에 맞춰 본 출원인에 의해 특허받은 특허문헌 1(등록특허 제10-1206064호, 차량의 주행 상황을 필터링한 노면 평탄성 측정 방법)이 있다.
특허문헌 1은 차량에 기본적으로 장착되어 있는 차속센서, 브레이크센서 등을 포함한 차량센서와 컨트롤러의 전기적 연결, 평탄센서 등을 이용하여 기존의 고가 장비를 대체하고 노면 평탄성을 용이하게 측정하여 평탄성 측정 비용을 절감할 수 있고, 일정 경로를 주행하는 차량, 영업용 차량 등을 대상으로 광범위한 지역을 지속적으로 실시간 측정하여 측정된 데이터를 통해 부분적인 노면 단차구간 및 노면 파손구간의 신속한 파악 및 확인이 가능하며, GPS센서로 차량의 위치를 실시간으로 검출하고 측정된 평탄성 데이터를 무선통신을 통해 도로관제센터에 실시간으로 전송하여 관리자가 광범위한 지역의 노면 평탄성을 확인하고, 평탄성 측정값을 안전단계, 위험단계, 보수단계로 구별하여 관리함으로써 노면 평탄성 평가방법의 개선이 가능한 이점이 있다.
그러나, 특허문헌 1은 일정 속도 구간에서만 평탄성을 측정함으로써 상기 일정 속도를 벗어나는 구간에서 노면의 평탄성이 불량하더라도 노면의 불량을 확인하지 못하는 단점이 있으며, 예를 들어 법적 저속구간(어린이보호구역 등), 상습 정체 구간의 주행시는 주행 속도가 상기 일정 속도를 벗어나기 때문에 이러한 구간의 노면을 확인하지 못한다.
그리고, 특허문헌 1은 노면의 평탄성을 수치, 그래프 등을 통해서만 제공하기 때문에 현실감이 떨어지는 단점도 있다.
또한, 특허문헌 1 등의 종래 기술은 차량의 주행 중에 노면의 상태(마른 노면, 젖은 노면, 빙판길)를 확인하지 못하여 빗길과 빙판길의 주행에 따른 사고를 미연에 방지하지 못하는 문제점도 있다.
등록특허 제10-1206064호 등록특허 제10-0733873호 공개특허공보 제10-2011-0096706호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량에 기본적으로 장착되어 있는 차속센서, 브레이크센서 등을 포함한 차량센서와 컨트롤러의 전기적 연결, 평탄센서 등을 이용하여 기존의 고가 장비를 대체하고 노면 평탄성을 용이하게 측정하여 평탄성 측정 비용을 절감할 수 있으며, 차량의 속도를 제한하지 않고 모든 속도에서 평탄성을 검출 확인할 수 있는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 노면의 평탄성을 수치 등으로 제공함과 더불어 불량 노면의 영상을 함께 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 차량의 주행 중에 노면의 상태(마른 노면, 젖은 노면, 빙판길)를 확인할 수 있도록 하려는데 있다.
본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템은, 차량의 주행 정보를 검출하는 차속센서, 가속센서, 변속센서, 브레이크센서를 포함하는 차량센서와; 상기 차량의 위치를 검출하는 GPS센서와; 차량의 주행 중 노면의 평탄도를 검출하는 평탄센서와; 노면의 다양한 평탄도에 따른 다양한 속도별 데이터를 저장하는 데이터 베이스와; 상기 평탄센서와 GPS센서를 근거로 하여 일정 위치의 노면의 평탄성을 검출하되, 상기 차량센서에서 검출한 값을 근거로 하여 차량의 가속페달의 조작시, 제동시, 기어변속시 발생하는 노면의 평탄값을 삭제하고, 상기 데이터 베이스에 저장된 데이터 중에서 상기 차속센서와 상기 평탄센서에서 검출한 현재 차속 및 평탄값과 일치하는 데이터에 해당하는 평탄값을 평탄성 데이터로 생성 저장하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법에 의하면, 일정 경로를 주행하는 차량과 영업용 차량 등을 대상으로 차량에 기본적으로 장착된 차량센서와 저렴한 비용의 평탄센서 등을 이용하여 광범위한 지역을 대상으로 실시간으로 노면 평탄성이 측정되므로 기존 고가장비를 대체하여 저비용으로 노면 평탄성의 신속한 평가가 가능하다.
그리고 노면 평탄성의 신속한 평가로 인해 부분적인 단차구간 및 노면 파손구간의 즉각적인 확인 및 파악이 가능하므로 적시에 파손구간 및 단차구간에 대해 평탄성 개선을 위한 합리적인 보수공법의 적용이 가능하여 도로 구조물의 수명과 주행하는 차량의 수명이 연장되는 효과가 있다.
또한 실시간으로 평탄성이 관리되므로 주행차량의 승차감 및 안전성이 향상되고 차량의 구름저항력이 감소하여 차량의 연료소모가 감소되는 효과가 있으며, 평탄성 측정값을 2단계 이상으로 구분하여 관리함으로써 주행중 운전자가 직접적으로 느끼는 승차감을 고려한 보다 개선된 평탄성 평가 방법의 개발이 가능하다.
특히, 본 발명은 데이터 베이스를 이용하여 차량의 주행 속도와 상관없이 모든 속도 구간에서 불량 노면을 검출 확인할 수 있으므로 노면의 모든 불량을 확인할 수 있다.
그리고 불량 노면을 영상으로 함께 제공하여 실제 불량 노면을 육안 확인하여 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템에 적용되는 데이터 베이스의 일 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 방법에 의해 차속을 반영하여 기준 평탄값을 추출하는 흐름도.
도 4는 본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 방법에 의해 차속을 반영하여 기준 평탄값을 추출하는 예시도.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템은, 도로를 주행하는 차량(1)에 장착되어 차량(1)의 기울기(진동 포함)를 실시간으로 측정하는 기울기센서(10), 차량(1)의 위치를 실시간으로 검출하는 GPS 센서(20), 노면의 평탄성 데이터가 저장된 데이터 베이스(30), GPS 센서(20)에 의한 차량(1)의 위치 정보와 기울기센서(1)에 의한 차량(1)의 기울기 및 데이터 베이스(30)에 저장된 평탄성 데이터를 근거로 하여 노면의 평탄성 데이터를 생성(저장, 디스플레이 등)하는 컨트롤러(40)로 구성된다.
본 발명에서는 모든 차량을 대상으로 할 수도 있지만 일정 노면의 정기적인 노면 측정을 위하여 일정 경로를 주행하는 차량, 영업용 차량(택시 등)을 대상으로 하는 것이 바람직하다.
기울기 센서(10)는 차량(1)이 노면의 홈부와 돌출부를 통과할 때 발생되는 차량(1)의 기울기를 검출하는 것으로, 기울기의 변화를 가장 정확하게 알 수 있는 곳(예를 들어 바퀴축)에 장착된다.
GPS 센서(20)는 불량 노면의 위치를 확인하기 위한 차량(1)의 지리적 위치 정보를 획득하기 위한 것으로 인공위성과 통신하여 차량(1)의 현재 위치를 실시간으로 획득하며, 설치 위치는 바퀴에 가까운 것이 바람직할 것이다.
데이터 베이스(30)는 실측 차량을 이용한 사전 실측을 통해 노면의 다양한 이벤트(본 발명에서 이벤트는 노면에 움푹 패인 홈, 노면에 돌출된 돌출부로 정의한다)에 대하여 다양한 차속의 주행시 기울기 센서에 의해 얻어지는 평탄값을 저장한다.
도 2는 데이터 베이스의 일 예를 보인 시트로서, 이벤트의 고유번호, 단면 형상, 깊이 또는 높이 등을 포함하는 이벤트 제원, 각각의 이벤트 제원에 대한 다양한 속도(시속 30, 80, 120을 예로 들어 설명함)에 대한 평탄값(속도와 평탄값은 실측값이다)을 포함한다.
즉, 고유번호 1의 깊이 10mm의 홈부를 시속 30으로 주행할 때 기울기 변화에 의한 평탄값은 - 0.2이고 시속 80으로 주행할 때 기울기 변화에 의한 평탄값은 - 0.25이며 시속 120으로 주행할 때 기울기 변화에 의한 평탄값은 - 0.35이다.
또한, 고유번호 4의 높이 20mm의 돌출부를 시속 30으로 주행할 때 기울기 변화에 의한 평탄값은 0.6이고 시속 80으로 주행할 때 기울기 변화에 의한 평탄값은 0.7이며 시속 120으로 주행할 때 기울기 변화에 의한 평탄값은 0.9이다.
본 발명에서 예시된 데이터 베이스의 시트는 일 예일 뿐이며 이와 같은 예를 통해서는 다양하고 세부적인 데이터 베이스의 구축이 가능하므로 데이터 베이스에 저장된 데이터를 이용하여 노면의 평탄성을 측정하는 모든 기술은 본 발명에 포함되는 것이다.
또한, 다양한 속도에서 이벤트의 평탄성을 고유의 평탄값(기준 평탄값)으로 설정(상기 기준 평탄값은 설정에 따라 달라지는 것임)하여 차속과 상관없이 이벤트의 평탄값을 수치의 평탄값으로 출력할 수도 있다. 예를 들어 고유번호 1의 이벤트는 평탄값이 - 0.3으로 출력되고, 고유번호 4의 이벤트는 평탄값이 0.8로 출력된다.
컨트롤러(40)는 GPS 센서(20)와 기울기 센서(10)에서 각각 획득한 정보를 근거로 하여 노면의 평탄성 데이터를 생성한다.
즉, 기울기 센서(10)는 차량(1)의 주행에 따라 실시간으로 차량(1)의 기울기를 검출하고, 컨트롤러(30)는 기울기 센서(10)에서 검출한 기울기 값과 GPS 센서(20)에서 검출한 위치 정보를 하나로 조합하여 노면의 평탄성의 확인이 용이한 형태의 자료를 생성하며, 평평한 노면의 기울기 값을 "0"이라 할 때, 노면의 평탄 정도에 따라 기울기 값이 달라질 것이며, 즉 높게 돌출되거나 깊게 파이면 기울기 값이 점점 커질 것이다.
기울기 센서(10)는 노면의 기울기보다는 차량(1)의 기울기를 검출하는 것이며, 즉, 노면의 평탄성이 좋은 조건에서도 차량(1)의 주행 상태에 따라 차량(1)의 기울기가 변하고, 기울기 센서(10)는 이와 같은 순수한 차량(1)의 주행 상태로 인한 기울기의 변화도 검출함에 따라 기울기 값의 신뢰성이 떨어진다.
본 발명은 순수한 노면의 평탄성만을 데이터의 생성 자료로 제공할 수 있도록 차량(1)의 주행 상태로 인한 기울기의 변화를 감지하여 삭제한다.
차량의 주행 상태로 인해 기울기가 변하는 조건 즉 노면 평탄성 측정시 필터링되는 조건은 다음과 같다.
1. 가속을 위하여 가속 페달을 밟는 순간
주행 중에 스로틀 포지션(TP)이 0%이면 엔진에 연료를 분사하지 않는 조건인데, 이때, 가속페달을 밟아서 가속을 하면 스로틀 포지션이 증가하여 연료가 분사되면서 엔진과 차체에 순간적으로 충격(JECK)가 발생되므로 노면의 평탄성과 관계없는 'g'값(가속도) 변화가 발생된다.
2. 감속을 위하여 가속 페달에서 발을 떼는 순간
주행 중(가속페달을 밝고 있으며 연료가 분사되는 중)에 가속페달에서 발을 떼는 순간 스로틀 포지션이 0%가 되면서 엔진에 분사되던 연료가 차단되어 충격(JECK)이 발생된다.
3. 브레이크 페달을 밟는 순간
주행 중에 브레이크 페달을 밟으면 충격이 발생되어 노면의 평탄성과 관계없는 g'값(가속도) 변화가 발생된다.
4. 기어의 변속시
수동과 자동 변속기에 상관없이 기어를 변속할 때 차체에는 충격(SHIFTING BUMP)이 발생된다.
5. 급격한 가속 및 감속시.
급격한 가속 및 감속시 차체에는 충격이 발생된다. 급격한 가속과 감속의 기준은 차량이나 노면 상태, 노면의 평탄성 측정값 등에 따라 달라질 수 있으며, 가속도 값을 근거로 하여 필터링을 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 조건의 확인을 위하여 차량센서(50)가 적용된다.
차량센서(50)는, 차속 센서, 가속 센서(스로틀밸브 센서), 브레이크 센서, 변속 센서 등이 포함된다.
차속 센서는 일정 속도 구간에서 기울기 값을 검출할 수 있도록 차량의 속도를 감지한다.
가속 센서는 가속 페달을 밟는 순간, 가속 페달에서 발을 떼는 순간을 제공한다.
브레이크 센서는 브레이크 페달을 밟는 순간, 밟고 있는 상태를 제공한다.
변속 센서는 기어의 변속 여부를 제공한다.
전술한 차량 센서는 본 발명을 위해 새롭게 제공된 것이 아니라 차량(1)에 기본적으로 적용되어 있는 것이며, 즉, 본 발명은 상기 차량 센서와 컨트롤러(40)의 전기적 연결을 통해 기존 센서들을 이용함으로써 저렴한 비용으로 실차 적용이 가능하다.
기울기 센서(10)와 차량 센서(50)는 실시간으로 각각의 정보를 검출하며, 차량 센서(50)에서 정보를 검출하는 순간과 동일한 시각에 검출되는 기울기 값은 컨트롤러(40)에 의해 저장되지 않고 삭제된다. 즉, 컨트롤러(40)는 차량(1)의 주행 상태로 인한 기울기 값의 변화를 적용하지 않고 순수한 노면의 평탄성으로 인한 기울기 값만을 이용하여 데이터를 생성한다.
컨트롤러(40)는 예를 들어 단말기 형태로 제작되어 차량(1) 내부에 장착 및 차량(1)의 전원공급계통으로부터 전원을 공급받아 작동한다.
한편, 동일한 이벤트(홈부, 돌출부)에 대해서 차량의 주행 속도가 다르면 차량의 기울기가 달라지기 때문에 차속 별로 서로 다른 평탄값으로 검출한다. 즉, 평탄값만을 비교한다면 동일한 이벤트에 대해서 서로 다른 평탄값을 출력하므로 노면의 평탄성의 측정을 신뢰할 수 없다.
본 발명은 이를 해결하기 위하여 데이터 베이스(30)의 데이터를 이용하여 속도에 관계없이 실제 이벤트의 평탄성을 출력하는데 특징이 있다.
컨트롤러(40)는 차속 센서와 기울기 센서(10)에서 실시간으로 입력되는 현재 입력값(현재 차속, 현재 기울기)과 데이터 베이스(30)에 저장된 데이터를 비교 및 고유의 평탄값으로 변환하여 노면의 평탄성을 확인하도록 하며 이는 하기의 측정 방법에서 구체적으로 설명한다.
컨트롤러(40)는 평탄성 데이터를 무선통신을 통해 도로관제센터(60)에 전송하며, 도로관제센터(60)는 마이컴을 통해 컨트롤러(40)에서 전송된 데이터를 저장, 다양한 방법으로 화면 출력한다.
도로관제센터(60)는 관리자의 조작과 제어를 통해 다양한 자료를 관리자에게 제공하며, 관리자는 자료를 확인하여 모든 지역의 노면의 평탄성을 확인한다.
이때, 보다 체계적인 도로 관리를 위하여 기울기 값을 2단계 이상으로 구분하여, 예를 들어 ±0.3 ~ ±0.4는 안전단계, ±0.41 ~ ±0.5는 위험단계, ±0.51이상은 보수단계로 구분할 수 있다.
즉, 이러한 단계를 통해 관리자는 실시간으로 노면의 평탄성을 확인함으로써 보수단계의 노면의 신속한 보수가 이루어지도록 정보를 제공한다.
또한, 관리자의 부주의로 인하여 보수단계의 노면을 확인하지 못할 수 있으며, 이로 인한 보수의 지연을 방지하기 위하여 알람이 적용될 수 있다. 도로관제센터(50)의 마이컴은 알람을 위한 기준 값(관리자의 조작, 노면의 조건 등에 따라 달라지는 값이므로 구체적인 수치로 한정하지 않음)과 실시간으로 전송되는 값을 비교하여 검출된 기울기 값이 기준 기울기 값보다 크면 알람(소리, 화면 등)을 출력한다.
본 발명에 의한 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정방법은 다음과 같다.
(S10) 차량의 주행위치 검출.
차량(1)에 장착된 GPS 센서(20)는 인공위성과 위성통신하여 차량(1)의 현재 위치를 실시간으로 검출하며, 컨트롤러(30)는 이를 통해 차량(1)의 현재 위치를 실시간으로 저장한다.
(S20) 차량의 기울기 검출.
차량(1)의 주행 중 기울기 센서(10)는 차량(1)의 기울기를 검출한다.
(S30) 차량 주행 상황 검출.
차량 센서(40)들은 차량(1)의 주행 중 각각의 기능에 맞는 정보를 감지한다.
(S40) 노면의 평탄성 데이터 생성.
컨트롤러(30)는 기울기 센서(10), GPS 센서(20) 및 차량 센서(40)를 통해 획득한 정보를 근거로 하여 노면의 평탄성 데이터를 생성하며, GPS 센서(20)와 기울기 센서(10)에서 각각 검출한 정보를 조합하여 각 지리적 위치의 기울기를 생성하고, 이때, 차량 센서(50)와 GPS 센서(20)에서 각각 검출한 정보를 조합하여 차량 센서(50)에서 신호가 감지된 순간의 기울기 값을 삭제 또는 기울기 값을 "0"으로 한다.
예를 들어 전술한 것처럼, 차량(1)의 주행 중 가속을 위하여 가속 페달을 밟는 순간 급격한 출력증가로 차량의 기울어짐이 발생하고, 기울기 센서(10)는 차량(1)의 기울어짐의 원인에 상관없이 모든 상황에서 차량(1)의 기울기를 검출할 것이며, 컨트롤러(40)는 가속 센서가 신호를 발생하는 순간 기울기 센서(10)에서 감지한 기울기 값을 삭제하거나 "0"으로 설정한다. 따라서, 노면의 평탄성 데이터에는 차량의 주행으로 인한 차량(1)의 기울어짐을 반영하지 않는다. 또한, 차량의 급속한 가속 및 감속이 판정되면 이 지역에서의 기울기 값도 삭제하거나 "0"으로 설정한다.
이는 차량(1)의 주행 상황으로 인한 기울기의 변화를 노면의 평탄성 정보로 제공하지 않기 위한 것을 의미하므로 전술한 방법이외의 다른 방법도 포함된다.
컨트롤러(40)는 이와 같이 생성된 평탄성 데이터를 실시간으로 도로관제센터(60)에 전송하며, 도로관제센터(60)의 관리자는 컨트롤러(40)에서 전송된 자료를 확인하여 노면의 평탄성을 확인한다. 즉, 도로를 직접 주행하면서 노면의 평탄성을 확인하지 않고 원거리에서 모든 지역의 노면의 평탄성을 확인하는 것이다.
알람이 적용된 경우 컨트롤러(40)에서 전송된 자료에 보수단계의 노면이 포함된 경우 알람이 자동으로 출력되며, 관리자는 알람이 출력되는 지역을 확인하여 보수업체에 제공하여 신속한 보수작업이 이루어지도록 한다.
한편, 전술한 것처럼 차량의 주행 상황을 필터링하여 정상적인 주행상황에서 센싱한 평탄값은 차량의 속도를 반영하지 않은 평탄값이며 따라서 단지 현재 속도에서의 평탄값일 뿐이다. 본 발명은 차량의 현재 차속에서 얻은 평탄값을 근거로 하여 객관적인 평탄값을 다음과 같이 생성한다.
도 3과 도 4에서 보이는 바와 같이, 차속센서와 기울기 센서(10)는 실시간으로 차량의 차속과 기울기(평탄값)를 검출한다.
컨트롤러(40)는 상기 차속 센서와 기울기 센서(10)에서 검출한 현재 입력값(현재 차속과 현재 기울기의 평탄값)을 입력받으며(현재 평탄값이 "0"이면 종료), 데이터 베이스(30)에서 현재 입력값과 일치하는 데이터를 비교 서치하고 데이터 베이스(30)에서 비교 서치한 데이터(현재 입력값과 일치하는 데이터)가 해당하는 기준 평탄값을 평탄값으로 변환하여 출력한다.
예를 들어, 현재 차속 80, 현재 평탄값 0.25인 경우 데이터 베이스(30)의 차속 80, 평탄값 0.25가 해당하는 0.3을 평탄값으로 출력하는 것이다.
즉, 기울기 센서(10)가 검출한 평탄값은 0.25이지만 현재 속도 80을 반영하여 0.3을 평탄값으로 출력하는 것이다.
이와 같은 방법을 통해 모든 차속 구간에서 검출한 평탄값을 활용하여 기준 평탄값을 생성할 수 있으므로 차속의 제한에 따른 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명은 노면 상태를 촬영하여 노면의 이벤트를 영상으로 확인할 수 있도록 구성된다.
노면을 촬영하는 카메라(70), 카메라(70)에 의해 촬영된 영상 데이터를 저장하여 컨트롤러(40)에 제공하는 메모리(80)가 포함된다.
카메라(70)와 메모리(80)는 노면을 촬영하고 저장하기 위한 영상기록장치와 메모리를 말하며, 본 발명에 의해 신규로 적용될 수도 있고, 또는 블랙박스의 카메라 및 메모리와 호환할 수 있도록 컨트롤러(40)를 연결함으로써 차량에 설치되는 블랙박스도 가능하다.
메모리(80)는 카메라(70)에서 촬영되는 영상 데이터를 일정 시간동안만 저장하고, 일정 시간이 경과하면 삭제하는 휘발성 메모리가 바람직하다.
컨트롤러(40)는 메모리(80)에 저장되는 영상 데이터 중에서 노면의 이벤트를 신속하게 확인할 수 있도록 이벤트 발생으로부터 일정 시간 이전에서부터 이벤트 발생 후 일정 시간까지의 영상 데이터만을 추출하여 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 차량(1)의 주행 중에 노면 상태를 확인하기 위한 노면 센서(90)가 포함될 수 있다. 노면 센서(90)는 초음파 센서, 적외선 센서, 광센서 등으로서 비와 눈에 의한 노면의 상태를 센싱하는 것이며, 이물질(먼지, 빗물, 눈 등)에 의한 오염에 민감하지 않고 정확한 센싱이 가능한 센서가 사용된다.
노면 센서(90)에 의한 센싱 값은 컨트롤러(40)에 의해 예를 들어 "빗길 주의", "빙판길 주의" 등의 안전문구로 생성되어 차량 내 모니터에 화면 출력, 음성 출력될 수 있다. 상기 모니터는 컨트롤러(40)와 네비게이션의 호환을 통해 네비게이션의 모니터로 사용될 수 있다. 또는 노면 센서(90)의 센싱 값은 관제 센터에 전송된 후 관제 센터 서버에 의해 상기 안전문구 등으로 생성되어 도로에 구축되는 표지시스템에 화면 출력될 수 있다.
노면 센서(90)는 다른 센서들과 같은 위치, 또는 다른 위치 등 장소의 제약없이 어느 곳에든 설치 가능하다.
10 : 기울기 센서, 20 : GPS 센서
30 : 데이터 베이스, 40 : 컨트롤러
50 : 차량 센서, 60 : 관제센터
70 : 카메라, 80 : 메모리
90 : 노면 센서,

Claims (10)

  1. 차량의 주행 정보를 검출하는 차속센서, 가속센서, 변속센서, 브레이크센서를 포함하는 차량센서와;
    상기 차량의 위치를 검출하는 GPS센서와;
    차량의 기울기를 검출하는 기울기센서를 포함하며 차량의 주행 중 노면의 평탄도를 검출하는 평탄센서와;
    노면의 다양한 평탄도에 따른 다양한 속도별 데이터를 저장하는 데이터 베이스와;
    상기 노면을 촬영하는 카메라와;
    상기 카메라에 의해 촬영되는 영상 데이터를 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 평탄센서와 GPS센서를 근거로 하여 일정 위치의 노면의 평탄성을 검출하되, 상기 차량센서에서 검출한 값을 근거로 하여 차량의 가속페달의 조작시, 제동시, 기어변속시 발생하는 노면의 평탄값을 삭제하고, 상기 데이터 베이스에 저장된 데이터 중에서 상기 차속센서와 상기 평탄센서에서 검출한 현재 차속 및 평탄값과 일치하는 데이터에 해당하는 평탄값을 평탄성 데이터로 생성 저장하는 컨트롤러를 포함하고,
    상기 데이터 베이스는 노면의 홈부 또는 돌출부의 이벤트에 대하여 다양한 차속에 대한 평탄값이 저장됨과 아울러 어느 하나의 차속에 의한 기준 평탄값이 설정되어 있고, 상기 컨트롤러는 상기 차속센서와 평탄센서에서 검출한 현재 차속과 현재 평탄값을 상기 데이터 베이스에 저장된 데이터와 비교하고, 상기 비교결과에 따른 기준 평탄값을 출력하며, 아울러 상기 메모리에 저장되는 영상 데이터 중에서 상기 평탄센서에 의한 평탄값의 감지순간을 전후로 하는 일정 시간의 영상을 추출하여 저장 및 제공하는 것을 특징으로 하는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 노면의 마른 상태, 젖은 상태, 빙판 상태를 검출하여 상기 컨트롤러에 제공하는 노면 센서가 포함되는 것을 특징으로 하는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 노면의 평탄성 데이터를 무선 통신을 통해 도로관제센터에 전송하는 것을 특징으로 하는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 도로관제센터는 상기 평탄 센서에서 검출된 값과 기 설정된 기준 값을 비교하여 상기 검출된 값이 상기 기준 값보다 크면 알람을 출력하는 것을 특징으로 하는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템.
  8. 노면의 홈부 또는 돌출부의 이벤트에 대하여 다양한 차속에 대한 평탄값이 저장함과 아울러 어느 하나의 차속에 의한 기준 평탄값이 설정하여 데이터 베이스를 구축하는 제1단계와;
    도로를 주행하는 차량의 주행위치를 실시간으로 검출하는 제2단계와;
    상기 제2단계를 통해 차량의 주행위치를 실시간으로 검출하는 중에 차량의 기울어짐이나 진동을 감지하여 차량이 통과하는 노면의 평탄성을 검출하는 제3단계와;
    가속페달의 조작 여부, 브레이크페달의 조작 여부, 기어의 변속 여부를 포함하는 차량의 주행 상태를 감지하고 상기 제2단계에서 검출한 노면의 평탄성에서 상기 차량의 주행 상태시 발생하는 노면의 평탄성을 필터링한 후 상기 제1단계에서 구축한 데이터 베이스를 이용하여 노면의 평탄성 데이터를 생성 저장하되, 상기 데이터 베이스에 구축된 노면의 다양한 크기의 이벤트에 대한 다양한 속도별 평탄값과 상기 제3단계에서 검출한 현재 차속과 평탄값을 비교하여 상기 현재 차속과 평탄값과 일치하는 기준 평탄값을 노면의 평탄값으로 생성하는 제4단계와;
    노면을 촬영 및 촬영된 영상 데이터를 저장하며, 상기 제3단계를 통해 평탄값의 변화가 발생되는 순간을 기준으로 하여 전후로 일정 시간 동안의 영상 데이터를 추출 제공하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 제4단계를 통해 생성한 노면의 평탄성 데이터와 제5단계를 통해 추출된 영상 데이터를 도로관제센터에 전송하여 상기 도로관제센터에서 원거리의 노면 상황을 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정방법.
KR1020130147617A 2013-11-29 2013-11-29 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법 KR101418091B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130147617A KR101418091B1 (ko) 2013-11-29 2013-11-29 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130147617A KR101418091B1 (ko) 2013-11-29 2013-11-29 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101418091B1 true KR101418091B1 (ko) 2014-07-10

Family

ID=51741840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130147617A KR101418091B1 (ko) 2013-11-29 2013-11-29 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101418091B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111746537A (zh) * 2020-06-22 2020-10-09 重庆长安汽车股份有限公司 基于路面平整度的自适应巡航车速控制系统、方法及车辆
CN112710273A (zh) * 2020-12-10 2021-04-27 浙江大学 一种基于智能手机传感器和机器学习的众包路面坑洼检测方法
US20230117152A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-20 Kawasaki Motors, Ltd. Control requirement determiner, rough terrain vehicle, and control requirement determining method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005315675A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Japan Science & Technology Agency 路面平坦性測定装置
KR20090047249A (ko) * 2007-11-07 2009-05-12 현대자동차주식회사 노면 상태 검출을 통한 차량 안전제어방법
KR101206064B1 (ko) * 2012-07-13 2012-11-28 주식회사 허즈앤티 차량의 주행 상황을 필터링한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법
JP2013079889A (ja) * 2011-10-05 2013-05-02 Shuichi Kameyama 路面凹凸評価システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005315675A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Japan Science & Technology Agency 路面平坦性測定装置
KR20090047249A (ko) * 2007-11-07 2009-05-12 현대자동차주식회사 노면 상태 검출을 통한 차량 안전제어방법
JP2013079889A (ja) * 2011-10-05 2013-05-02 Shuichi Kameyama 路面凹凸評価システム
KR101206064B1 (ko) * 2012-07-13 2012-11-28 주식회사 허즈앤티 차량의 주행 상황을 필터링한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111746537A (zh) * 2020-06-22 2020-10-09 重庆长安汽车股份有限公司 基于路面平整度的自适应巡航车速控制系统、方法及车辆
CN112710273A (zh) * 2020-12-10 2021-04-27 浙江大学 一种基于智能手机传感器和机器学习的众包路面坑洼检测方法
US20230117152A1 (en) * 2021-10-18 2023-04-20 Kawasaki Motors, Ltd. Control requirement determiner, rough terrain vehicle, and control requirement determining method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110395258B (zh) 路面状态推断装置以及路面状态推断方法
KR101206064B1 (ko) 차량의 주행 상황을 필터링한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법
US12001217B1 (en) Detecting sensor degradation by actively controlling an autonomous vehicle
US11872998B1 (en) Cross-validating sensors of an autonomous vehicle
KR101912109B1 (ko) 노면에서 단기적 불규칙성의 검출
CN103339009B (zh) 对自主车辆的诊断和修理
JP5489712B2 (ja) 車両の回転限界を判断する方法
US9604648B2 (en) Driver performance determination based on geolocation
KR101543342B1 (ko) 차량통신 네트워크를 이용한 도로포장의 포트홀 데이터 처리 시스템 및 그 방법
CN112254767B (zh) 公路网结构群一体自动化检测设备
JP2020013537A (ja) 路面状態推定装置及び路面状態推定方法
KR101516264B1 (ko) 레이저 센서를 이용한 타이어 상태 감지 장치 및 방법
CN102963361A (zh) 操作车辆安全系统的方法
KR101339282B1 (ko) 자전거의 주행 상황을 필터링한 자전거 도로 평탄성 측정 시스템 및 방법
KR101418091B1 (ko) 데이터 베이스와 차속 보정을 이용한 노면 평탄성 측정 시스템 및 방법
KR101816566B1 (ko) 차량센서를 활용한 교량 유지관리 시스템 및 그 방법
KR20180070127A (ko) 차량 및 그 제어방법
JP6050415B2 (ja) 路面平滑性評価方法
US11685373B2 (en) Method for sensing and processing the carriageway condition of a carriageway on which a vehicle is driven
JP2004332296A (ja) 道路状況調査システム
KR101768380B1 (ko) 자동차 도로 노면진단 시스템
Gillespie Operational guidelines for longitudinal pavement profile measurement
KR101462360B1 (ko) 가속도센서를 이용한 교량접속부 유지보수 결정 방법
Luo Pavement hydroplaning risk evaluation with inertial measurement unit (IMU) and 1mm 3D texture data
Wang 3D infrastructure condition assessment for rail highway applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200214

Year of fee payment: 6

R401 Registration of restoration